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Los tiburones son algunos de los nadadores más hábiles de la naturaleza. Ahora, investigadores estadounidenses han revelado uno de los secretos que permiten al marrajo dientuso nadar más rápido que cualquier otro tiburón en la Tierra. Todo está en la balanza, según un estudio publicado en el Journal of the Royal Society Interface.

Tiburón mako (Isurus oxyrinchus). Crédito: Wikimedia Commons.

Los tiburones marrajo dientuso (Isurus oxyrinchus) no solo son hermosos, sino que también se cree que son los tiburones que nadan más rápido en el océano. Se deslizan por el agua a la velocidad del rayo y, en breves ráfagas, pueden nadar hasta 44 millas por hora. Además, estos tiburones son famosos por dar espectaculares saltos de hasta seis metros fuera del agua.

Esta extraordinaria destreza puede explicarse por la cola alta del tiburón que utiliza para producir el máximo empuje, impulsándolo hacia adelante en ráfagas extremas de velocidad. Su cuerpo aerodinámico también está construido para una velocidad óptima bajo el agua, con una aleta caudal distintiva en forma de media luna y un hocico largo y cónico.

Pero eso no es todo, como descubrieron recientemente investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de Carolina del Sur. El equipo usó escaneo micro-CT para obtener imágenes incluso de las características más pequeñas en la superficie de los tiburones. Esto les permitió modelar los dentículos (escamas) del tiburón en tres dimensiones.

La piel de los tiburones está cubierta por miles y miles de pequeñas escamas, o dentículos, que varían en forma y tamaño alrededor del cuerpo, dijo George Lauder, profesor de Harvard y coautor de la investigación. Sabemos mucho sobre la estructura de estos dentículos que son muy similares a los dientes humanos pero la función ha sido debatida.

Anteriormente se pensaba que las escamas con forma de dientes del tiburón mako tenían propiedades reductoras de la resistencia. Sin embargo, este nuevo estudio sugiere que, de hecho, son más adecuados para crear sustentación.

Imagen de microscopio electrónico de barrido ambiental de los dentículos del tiburón marrajo dientuso (a) y del modelo 3D paramétrico (b). Estos dentículos se dispusieron en una amplia gama de configuraciones diferentes en un perfil aerodinámico, dos ejemplos de los cuales se muestran aquí (c, d). Crédito: Universidad de Harvard.

Para medir el efecto de sustentación, el equipo imprimió en 3D los dentículos con crestas en forma de tridente en la superficie de un perfil aerodinámico con una sección transversal aerodinámica curva. En general, se probaron más de 20 configuraciones diferentes de tamaño de dentículo y posiciones de fila en superficies aerodinámicas dentro de un tanque de flujo de agua. Los experimentos revelaron que las estructuras en forma de dentículo impresas en 3D mejoraron la sustentación, actuando como generadores de vórtices.

Los generadores de vórtice son comunes en la mayoría de los automóviles y aviones, pero generalmente tienen un diseño en forma de cuchilla. Sin embargo, el diseño inspirado en el tiburón mako demostró ser muy superior.

Estos generadores de vórtices inspirados en tiburones logran mejoras en la relación sustentación-resistencia de hasta un 323 % en comparación con un perfil aerodinámico sin generadores de vórtices, dijo August Domel, Ph.D. estudiante en Harvard y co-primer autor del artículo. Con estos diseños de prueba de concepto, hemos demostrado que estos generadores de vórtices bioinspirados tienen el potencial de superar a los diseños tradicionales.

Los investigadores imaginan ver el diseño implementado en la próxima generación de aerogeneradores y aeronaves. ¡Desde escamas de tiburón hasta generadores de vórtices de alta potencia, ahora eso es algo!

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